ℜ
Grundschule Mathematik I Mathematik II Physik Chemie Wissen
Kurze Worte Worte nach Alter Terme Rechner
Mathfeed Physfeed Philfeed
Das Lexikon Die Mission Die Autoren Copyright Impressum
☰
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 9 Ω


Kausalität

Physik

Definition


Als Kausalität bezeichnet man zunächst recht allgemein jedes Verhältnis zwischen Ursache und Wirkung[1]. In einem engeren meint man damit meist "die Abhängigkeit der Wirkung von der Ursache"[2] wobei die "Ursache jeder noch so unscheinbare Zustand, jedes noch so unbedeutende Ereignis ist, das nicht hinweggedacht werden kann, ohne daß gleichzeitig dadurch auch der Erfolg in Wegfall käme"[2]. Die Idee, dass es immer eine enge Verbindung zwischen Ursachen und Wirkungen geben muss bezeichnet man als Kausal- oder Kausalitätsprinzip[8].

Kausalität nach Art der Beziehung


Kausalität steht allgemein für eine irgendwie geartete Beziehung zwischen Ursachen und Wirkungen. Welcher Art diese Beziehung sein soll, wird von verschiedene Autoren auch unterschiedlich präzisiert. Grundlegend ist dabei die Unterscheidung, ob die Ursache notwendig[2][10], hinreichend oder beides für den Eintritt der Wirkung sein soll. Alle drei Varianten einer Definition von Kausalität kommen vor:

Die Ursache als notwendige Bedingung


Ein antriebsloser Satellit kann nur dann auf einer stabilen Kreisbahn um die Erde fliegen, wenn seine Geschwindigkeit genau auf die dort herrschende Anziehungskraft der Erde abgestimmt ist. Ist der Satellit zu langsam, stürzt er auf die Erde ab, ist er zu schnell, bewegt er sich von der Erde fort. Die richtige Geschwindigkeit ist hier eine notwendige Bedingung für eine bestimmte Kreisbahn.

ZITAT:

"Die herrschende Lehre nimmt […] an, daß Ursache jeder noch so unscheinbare Zustand, jedes noch so unbedeutende Ereignis ist, das nicht hinweggedacht werden kann, ohne daß gleichzeitig dadurch auch der Erfolg in Wegfall käme."[2]

Als notwendig bezeichnet man eine Ursache oder Bedingung dann, wenn sie unbedingt vorliegen muss, dass später daraus eine Wirkung oder Folge eintritt. Diese Deutung spielt etwa im Strafrecht eine Rolle. Dort spricht man auch von einer Conditio sine qua non[12]. Siehe mehr unter notwendige Bedingung ↗

Die Ursache als hinreichende Bedingung


Immer wenn ein Stein in einen normalen See mit Wasser geworfenen wird, werden auf der Oberfläche des Wassers Wellen entstehen. Das Auftreffen eines Steines auf eine Wasseroberfläche ist damit eine hinreichende Bedingung (Ursache) für die Entstehung von Wellen (Wirkung). Auf den Steinwurf folgen zwangsläufig die Wellen.

ZITAT:

" Nach strengen, materiellen Vorstellungen von Kausalität aus der klassischen Physik ist Ereignis A nur dann Ursache von B, wenn A das Ereignis B tatsächlich hervorbringt, d. h., wenn B zwangsläufig auf A folgen muss."[11]

Wenn eine solche hinreichende Bedingung im Gang der Welt eingetreten ist, dann kann man für diese Ursache mit völliger Sicherheit folgern, dass auch die dazugehörige Wirkung eintreten wird. Siehe mehr unter hinreichende Bedingung ↗

Die Ursache als hinreichend und notwendig


Jedes mal (hinreichend) - und auch nur dann (notwendig) - wenn sich der Mond direkt zwischen die Sonne und die Erde schiebt, entsteht auf der Erde ein Schatten des Mondes. Der Mond blockt dann das Licht der Sonne ab und man spricht von einer Sonnenfinsternis. Die Bewegung des Mondes in eine Position zwischen Sonne und Erde ist damit eine notwendige (nur wenn) und gleichzeitig auch hinreichende (immer wenn) Bedingung für eine Mondfinsternis.

ZITAT:

"Falls auf ein Ereignis A (Ursache) immer ein Ereignis B (Wirkung) folgt und wenn außerdem das Ereignis B nur eintrifft, wenn das Ereignis A zeitlich vorausgegangen ist, so spricht man von einer kausalen Verknüpfung zwischen dem Ereignis A und dem Ereignis B."[9]

Solche strengen Definitionen von Kausalität[9][13] fordern, dass eine Ursache sowohl hinreichend als auch notwendig für eine Wirkung sein muss. Fordert man eine Kausalität als Eigenschaft der Wirklichkeit oder als unerläßliche Denkfigur, so spricht man vom sogenannten Kausalitätsprinzip ↗

Die Kausalität nach Ursachen


Der antike Philosoph Aristoteles (384 bis 322 v. Chr.) unterschied vier Arten von Ursachen (causa). Bei dieser aristoteleschen Unterscheidung geht es nicht um die Art der Beziehung zwischen Ursache und Wirkung, sondern um die Art der Ursache:


Das was in den Naturwissenschaften heute als Kausalität bezeichnet entspricht im Wesentlichen der causa efficiens, der Wirkursache ↗

Der Verlust der Kausalität in der modernen Physik


Bis etwa 1900 nahm die meisten Naturwissenschaftler an, dass eine strikte Kausalität alle Abläufe der Welt regelt[5]. Diese Annahme musste man mit der Entwicklung der Quantenphysik aufgeben: durch Versuche wie das Doppelspaltexperiment oder das Phänomen der Verschränkung musste man die Kausalität als sichere Eigenschaft des Ablaufes der Welt aufgeben: die Gesetze der klassischen Physik gelten nur makroskopische Objekte wie Steine oder Planeten[6] . Für die zugrundeliegenden Abläufe in der mikroskopischen Welt hingegen gelten nur noch Wahrscheinlichkeitsangaben[7]. Lies dazu mehr unter Bornsche Wahrscheinlichkeitsinterpretation ↗

Das Determinismus-Dilemma


Im Laufe des 19ten Jahrhundert hatte sich unter Naturwissenschaftlern immer stärker der Eindruck erhärtet, dass alle Abläufe in unserer Welt alleine durch strenge Naturgesetze geregelt seien. Darin ist dann weder ein Platz für einen Freien Willen noch für eine göttliche Einflussnahme. Der Kosmos war keine Bühne mehr für das Leben sondern gleich einem leblos mechanisch sich abspulendem Uhrwerk. Lies mehr dazu unter Determinismus ↗

Kausalität und Statistik


Die Statistik kennt Mess- und Rechenregeln um statistische Abhängigkeiten zu erkennen: je kleiner der Zeigefinger eines Mannes im Verhältnis zu seinem Ringfinger ist, desto eher neigt der Mann zu einer Überschätzung seiner Fähigkeiten. Diese statistische Abhängigkeit sagt aber nichts über kausale Ursachen: der kürzere Zeigefinger hat wahrscheinlich weder den Mann selbstbewusster gemacht noch hat das ausgeprägte Selbstbewusstsein die Zeigefingerlänge verkürzt. Man spricht vorsichtig nur über eine statistische Abhängigkeit ↗

Kausalität und Stochastik


Die Stochastik verbindet die Statistik mit der Wahrscheinlichkeitslehre. In der Stochastik gibt es den Begriff der bedingten Wahrscheinlichkeit. Bedingt heißt wörtlich zunächst so viel wie: hervorgerufen oder verursacht durch etwas anderes. So kann man sagen, dass die zunehmenden Unwetterkatastrophen in Europa durch die gegenwärtige Erderwärmung bedingt sind. In der Stochastik wird das Wort bedingt aber nicht im Sinne einer Kausalursache verwendet, sondern nur als Art Lupe, mit der man auf eine Grundmenge blickt. Lies mehr dazu unter bedingte Wahrscheinlichkeit ↗

Etymologie: because


Das Wort Kausalität ist lateinischen Ursprungs. Die lateinische Herkunft ist auch in dem englischen Wort because enthalten: "Einstein never returned to live in Germany after the second world war because he deeply resented Germanys recent history." Das englische Worte because zeigt hier den ursächlichen Grund für etwas an.

Fußnoten




Die Bahn der Planeten scheint streng kausal zu sein: kennt man die Position um 18.10 Uhr, kann man daraus exakt und eindeutig die Position für die selbe Uhrzeit 10 Jahre weiter in der Zukunft voraussagen. Gunter Heim